JPS6337910A - 複合射出成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との複合成形品
の製造方法に関し、更に詳しくは、熱可塑性樹脂成形品
表面に熱硬化性樹脂の硬化層が強固に結合した複合成形
品を射出成形により簡単に作るための複合射出成形方法
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、熱可塑性樹脂はその成形性の良さから各種分野で
広く利用されているが、表面硬度、耐熱性、耐炎性、耐
化学薬品性、耐摩耗性等が不足しているために、利用範
囲拡大上の障害になっていた。一方、熱硬化性樹脂は上
記諸性質が熱可塑性樹脂より優れているが、成形性・賦
形性に乏しい。

これらの両樹脂を複合一体化することにより、互いの長
所を生かした成形品を得ることが望まれる。

熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の複合成形品としては、一
部熱可塑性樹脂製家具等で表面の加飾、耐傷性等を向上
するために、ジアリルフタレート樹脂（以下ＤＡＰと略
す）のフィルム等を、熱可塑性樹脂成形品の表面に接着
剤で貼合せた製品や一部の高耐熱性熱可塑性樹脂、例え
ば、ガラス繊維補強ポリアミド樹脂の成形品等の表面に
未硬化の熱硬化性樹脂を塗布し加熱硬化する所謂焼付塗
装した成形品が知られている。又、その成形方法として
は、特開昭５３−１２３４６３号公報が、又、若干発明
の目的構成は異なるが、近似技術としては、特公昭４３
−２５７７号公報等が知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前述の特殊な高耐熱性の熱可塑性樹脂の
利用等の僅かな例を除き、通常の熱可塑性樹脂成形品に
熱硬化性樹脂を塗布・焼付する方法も一部ないではない
が、通常の熱可塑性樹脂は、その性質上熱により軟化変
形し、目的を達し得ない場合が多い、又、塗装と云う手
間のかかる工程も生産上難点である。

前述のような熱硬化性樹脂板貼り合わせ法では、成形品
の平面部だけに熱硬化性樹脂層を貼付けたような単純な
形状の成形品しか得られず、熱硬化性樹脂層が表面にガ
ラチリと結合している立体的な曲面を有するような複雑
な形状の複合成形品は得られない。

従って、本発明の目的は、通常程度の耐熱性を有する普
通の熱可塑性樹脂の表面を熱硬化性樹脂層で強固に被覆
結合した複雑形状の複合成形品を、射出成形により簡単
に製造する成形方法を提供することである。

しかしながら、その具体的製造方法は仲々困難な課題で
あることが分かった。

一つの問題点は、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との密着
性である。硬化した熱可塑性樹脂を金型内に貼り付けて
置き、絵付成形の要領で熱可塑性樹脂を射出成形しても
、両樹脂は元々性質の異なる樹脂であるために、互いに
親和性がなく、両樹脂の接触面からの剥離を防止するこ
とは不可部である。又、接触面の接着剤を工夫しても、
実用的に十分な密着強さを具備させることは決して簡単
なことではない。

積層熱硬化性樹脂層と基材熱可塑性樹脂との密着性は、
成形品表面の積層層を１ｍｓ＋角のマス目状セクション
１００個にクロスカットし、セロテープ剥離テストを行
い、剥離したマス目の数で密着性を評価する。

金型内に硬化した熱硬化性樹脂を装着し熱可塑性樹脂を
金型内に圧入し、その樹脂温度と樹脂圧力で密着すると
、樹脂の組合せによっては、−見密着したように見える
ことがあるが、上記セロテープ剥離テストをすると、１
００マス中１００マス剥離する。即ち、結果は１００　
／１００の剥離となる。

又、熱可塑性樹脂を射出成形する時の樹脂温度を利用し
、熱硬化性樹脂を硬化しようとしても、実施して見ると
、通常の熱可塑性樹脂の射出温度と時間では、未硬化の
熱硬化性樹脂を完全に硬化することは困難で、未硬化部
が残り、熱硬化性樹脂が本来具備する性能を複合成形品
の表面に与えることは困難である。

更に、熱可塑性樹脂の射出後に、金型を加熱して、熱硬
化性樹脂の硬化を完成させる手段が考えられるが、射出
成形機の金型の冷却水孔に、スチーム等の加熱媒体と冷
却水とを切り替え流すことやカートリッジヒーターを利
用することにより熱硬化性樹脂を完全に硬化し、かつ、
熱可塑性樹脂も冷却固化し所望の成形品を得ようとして
、射出成形金型のような鉄の固まりを加熱・冷却するに
は、最短２０〜３０分のサイクルを要し、通常の加熱手
段を用いても、その生産性の悪さや金型が高価である等
の理由から、工業的には利用価値がない。

そこで、本発明者らは、金型の加熱と冷却を金型の賦形
面のみを高周波誘導加熱により、効率良く加熱し、加熱
と冷却のサイクルを短縮することに成功し、熱硬化性樹
脂を未硬化の状態で、射出成形機の金型内に存在させて
、溶融熱可塑性樹脂を射出充填し、その後、高周波誘導
加熱により・金型を加熱することにより熱可塑性樹脂の
硬化を完成させ、次いで金型を冷却し、複合成形品を離
型することにより、両樹脂の接触面で強固に結合した複
合成形品を製造することができ、本発明を完成するに至
った。

〔問題点を解決するための手段〕

即ち、本発明は、射出成形機の金型内の所望位置に未硬
化状態の熱硬化性樹脂を存在せしめた状態で、接金型内
に熔融熱可塑性樹脂を射出充填し、その後熱硬化性樹脂
の硬化を完成した後、冷却、離型することを特徴とする
複合射出成形方法に関するものである。

本発明のように未硬化の熱硬化性樹脂を金型内で熱可塑
性樹脂と複合すると、理由は明確でないが、未硬化熱硬
化樹脂が複合時に細かく変形し、接着面積が増加する、
未硬化熱硬化性樹脂の一部や、その溶媒の一部が、熱可
塑性樹脂に移行し、接触面の親和性を改善する等の理由
からか、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂が複合一体化し、
接触面の密着性の良い複合成形品を得ることができるも
のと考えられる。

以下に、本発明を具体的に説明する。

本発明の複合成形品の製造に際して、まず射出成形機の
金型の賦形部、即ち、所謂キャビティ部、コア部の所望
の位置に未硬化の熱硬化性樹脂を配置し、即ち、具体的
には、熱硬化性樹脂溶液を所望の位置に塗布し、又は熱
硬化性樹脂のシート状プレポリマー組成物を貼り付け、
次で必要あれば金型を急加熱し、該熱硬化性樹脂溶液や
該組成物を、粘稠な状態にする０次いで、熱可塑性樹脂
を金型内に射出し、両樹脂を接触せしめて、一体化する
。しかる後に金型を再度加熱し、熱硬化性樹脂を完全に
硬化させる０次いで金型に冷却水を通し、熱可塑性樹脂
も冷却固化させて離型することにより所望の成形品を得
る。

上記に云う熱硬化性樹脂が粘稠な状態とは、熱硬化性樹
脂のモノマーやプレポリマー及び両者の混合物、又はそ
れらを溶剤に溶かしたり希釈したものに、触媒や離型剤
、必要に応じてガラス繊維等の補強剤、粘度調整剤等を
加えたものを金型内に塗布、又はシートとして貼付け、
熱可塑性樹脂を射出した時、熱硬化性樹脂の流動抵抗に
より、塗布膜や貼付はシートがズレタリ、著しい偏肉が
発生しない程度の粘度を云うのであり、塗布膜厚や樹脂
溶液組成をうまく調整することによって、適当粘度に調
整できる場合は、その方法をとっても良い、しかし、こ
の粘度調整方法としてより簡便な方法は、金型に装着し
た熱硬化性樹脂溶液や該シート状プレポリマー組成物を
熱可塑性樹脂を射出するに先立ち、予熱し、溶媒を揮発
したり、熱硬化性樹脂を少し重合することにより粘稠な
状態になるように調整するのが有効な方法である。

本発明で云う熱硬化性樹脂とは、十分に高い温度まで加
熱した時、架橋・硬化する樹脂を総称するものである。

架橋は、自然に行われるもの、架橋のための硬化剤又は
触媒を含むものを含み、通常熱可塑性樹脂と言われる樹
脂であっても、過酸化物等の触媒により架橋するもので
あっても、本発明に含まれる。

本発明に好適な熱硬化性樹脂の例を挙げれは、ＤＡＰ樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化性
ポリウレタンなどであり、これらの樹脂は必要ならば触
媒や増粘剤、ガラス繊維、マイカ、炭酸カルシウム等の
補強剤、増量剤や補強効果及び金型内での形状保持効果
を高めるためのガラスマット、和紙、ビニロン、ポリエ
ステル等の各種繊維の不織布を含んでも良い、又、ポリ
スチレンやＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂のフィルムにジ
ビニルベンゼン等の架橋剤を含むものも用いることがで
きる。

本発明の熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン等のオレフィン系樹脂、ポリスチレン、スチレ
ン−アクリロニトリル共重合体、ＡＢＳ樹脂、スチレン
−無水マレン酸共重合体等のスチレン系樹脂、ポリ塩化
ビニル、塩化ビニル−酌酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等
の塩化ビニル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ボ
リブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポ
リカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニ
レンエーテル樹脂、ポリオキシメチレン樹脂、ポリメチ
ルメタクリレート系樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポ
リフェニレンサルファイド樹脂等の所謂スーパー・エン
ジニアリング樹脂、セルロースアセテート等の繊維素誘
導体樹脂及びこれらのブレンド物などが挙げられ、これ
らはガラス繊維や鉄粉、タルク、炭酸カルシウム等の充
填剤、可塑剤等の通常の樹脂添加剤を含んでも良い。

本発明に用いる射出成形用金型の一例を第１図に示す。

第１図はスリープレートタイプの金型の例で、固定側型
板５にキャビティを形成するキャビテイ板１を設け、こ
れに必要に応じて離型フィルムＡ、熱硬化性樹脂プレポ
リマーシートＢを利用する場合はこれを固定するための
ピン１）を設置する。離型フィルムが必要ない場合や、
熱硬化性樹脂等を直接金型に塗布する場合は、ピン１）
は必要ない、可動側型板６にも、同様にコアを形成する
コア板２を設ける。キャビテイ板、コア板を加熱するた
めに各板の裏面には、鋼管を渦巻状に巻いたコイル３を
配し、該コイルには高周波電流を流し、キャビテイ板や
コア板を高周波誘導加熱する。キャビテイ板、コア板に
冷却水孔を設けると成形サイクル短縮上は有効である。

又、加熱の必要のない固定側型板５や可動側型板６等の
母型部の高周波誘導加熱する必要のない部分は、銅、黄
銅等の非磁性材でシール層４を設けるのも成形サイクル
短縮上は有効である。

高周波電源は１〜１０００　ＫＨ２程度のものを利用す
るのが便利である。

離型フィルムは合成樹脂フィルム、例えば、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリカーボネ
ート、ポリアミド、ポリフッ化ビニル、ポリエステル、
ポリイミド（例えば商品名カプトン）等のフィルムで０
．０１〜１．０　Ｉｍ−程度のものが簡便である。又、
離型フィルムを使わずにシリコーンやエポキシ化大豆油
等の離型剤を金型に塗布しても良い。

（実施例） 次に実施例を示す。

実施例１ ８　ｃｒａ　Ｘ　ＩＱ（−のほぼ角形で皿状の断面形状
が第１図のような自動車用フォグランプのレンズを成形
した。金型の主要構成は、第１図及び前述のとおりであ
る。第１図における離型フィルムＡには、ポリイミドフ
ィルムを利用し、熱硬化性樹脂としては、ＤＡＰ樹脂を
利用した。ＤＡＰ樹脂の組成はＤＡＰのプレポリマー（
２〜２０量体）９４部、ＤＡＰ％ツマ−６部、過酸化ベ
ンゾイル３部をアセトン１００部に溶解したものであり
、これをポリイミドフィルムに０．０３ｍ論厚に塗布し
、室温に１時間放置風乾した後、該フィルムを金型のピ
ン１）に固定し、金型を閉じ、熱可塑性樹脂としてＡｓ
樹脂（アクリロニトリル−スチレン共重合体）を用い、
樹脂温度２４０℃で、金型内に射出した０次いで、コイ
ル３に７　ＫＨｚ　、　２０に−の高周波電流を１５秒
間隔で間欠的に流し、キャビテイ板、コア板の温度を１
５０℃に２分間保持し、ＤＡＰ樹脂を完全に硬化させ、
しかる後金型に冷却水を通水し、複合された樹脂を冷却
固化後、金型より離型し、離型フィルムをはがし、目的
の複合成形品を得た。

この場合ＤＡＰ樹脂を硬化させるためにキャビテイ板１
だけを加熱すれば十分であるが、成形品のソリを防止す
るためには、コア板２もほぼ同様な温度に加熱し、キャ
ビテイ板、コア板の冷却も同時に行うのが有効である。

この複合成形品の断面を顕微鏡で観察した結果、ゲート
部はｏ、ｏｏａ−一と若干薄目ではあるが、他はほぼ０
．０１０〜０．０１ｈ＋−のＤＡＰ樹脂層が積層されて
いることが確認された。

又、ＤＡＰ樹脂の密着性をクロスカット・セロテープ剥
離テストした結果も０／１００で全く剥がれず、十分な
密着性を得た。又、ＤＡＰ樹脂層の表面硬さは鉛筆硬度
で３〜４Ｈあり、ＡＳ樹脂部の表面硬さＦ−Ｈに比較し
格段に向上している。

従来のガラスを利用したフォグランプ・レンズより、本
実施例の複合樹脂成形品のレンズの方が軽量で、飛石等
による耐衝撃性も優れ、更に何よりもデザインの自由度
、生産性の向上環そのメリットは図り知れないものがあ
る。

実施例２ 実施例１よりひとまわり大きいが、形状的には類似形状
の自動車ヘッドランプ・レンズを作成した。熱硬化性樹
脂にはＤＡＰ含浸シートを利用した。該ＤＡＰはビニロ
ンの不織布にＤＡＰプレポリマー８０部、ＤＡＰ七ツマ
−３部、過酸化ベンゾイル５部、不飽和ポリエステル２
０部をアセトン１００部に溶解含浸させたものを使用し
た。熱可塑性樹脂としては、加熱変形温度（ＨＤＴ）１
）５℃のグルタル酸無水物共重合耐熱性アクリル−スチ
レン系樹脂（この樹脂の製法は特開昭６０−１２０７０
７号公報に詳しい）を利用した。

まず離型ポリイミドフィルムと０．０５ｍ−厚のＤＡＰ
含浸シートを重ねピン１）でキャビティ部に固定し、金
型を閉じ、先の耐熱性アクリル−スチレン系樹脂を樹脂
温度２５０℃で金型内に射出した。従って、本樹脂充填
によりポリイミドフィルムとＤＡＰ含浸シートはキャビ
ティ形状に賦形される。

次いでコイルに高周波電流を流し、キャビテイ板、コア
板を１５０℃に２分間保持し、ＤＡＰ樹脂を完全に硬化
させ、しかる後冷却、離型し、所望の複合樹脂製ヘッド
ランプ・レンズを得た。

このヘッドランプ・レンズは偏肉も殆どない、０．１５
ｍｍ厚の均一なりＡＰ樹脂層を有する複合樹脂製ヘトラ
ンプ・レンズであった。

本レンズは、密着セロテープ剥離テスト結果でも全く剥
離せず表面硬度も３〜４Ｈあり十分実用に耐えるもので
あった。

又、本発明の成形品は、ＤＡＰと複合したため、実用耐
熱変形温度もＤＡＰを複合しない場合と比較すると、５
〜１０℃改善されることも分かった。

実施例３ 直径的１０ｃｍ＋のなだらかな丸みを有するほぼ円形の
化粧品コンパクトケースを作成した。該コンパクトは加
飾性と使用時ハンドバック内で、ブローチ、イヤリング
等の金属部品とこすり合わされても傷つき難いように表
面硬度を持たせたものにする目的で、各種文様を印刷し
た紙に不飽和ポリエステル樹脂を含浸したものを利用し
表面中央部約９ｃ＋＊に該含浸紙を貼合わせ積層複合化
した形になるようにし、基材樹脂にはＡＢＳ樹脂を利用
した。

金型はコア部に微細な真空孔を設け、センターダイレク
トゲートでコイル埋設状況等は実施例１とほぼ同様に作
成した。

金型に通常の離型剤をスプレーし、上記不飽和ポリエス
テル樹脂含浸紙をコア板金型に真空吸引し取りつけた。

不飽和ポリエステル樹脂は通常のＢＭＣ等で利用される
イソフタル酸型不飽和ポリエステル樹脂に少量のスチレ
ンモノ−、ステアリン酸亜鉛、過酸化物触媒を添加した
ものである。

この含浸紙を金型に取りつけた後ＡＢＳ樹脂を樹脂温度
２４０℃で金型内に射出し、次いでコイルに高周波電流
を流し、金型を１６０℃で９０秒保持し、不飽和ポリエ
ステル樹脂を硬化させた後、金型を冷却し、離型し、目
的とする表面硬度を有する、加飾性に優れたコンパクト
・ケースを得た。

なお、本コンパクトケース表面の硬さは鉛筆硬度で３Ｈ
であり、基材ＡＢＳ樹脂の硬さＢよりは格段に優れてい
る。又、クロスカット・セロテープ剥離試験結果も０／
１００で密着強さも良好であった。

〔発明の効果〕

本発明の方法によれば、熱硬化性樹脂の硬化温度条件と
熱可塑性樹脂の耐熱変形温度との関係で従来では複合不
可能であった組合せのものが、複合成形可能になり、完
全に硬化した熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂が強固に接合
された複合成形品が得られる。その結果、熱可塑性樹脂
だけでは考えられない優れた表面硬度、耐熱性、耐炎性
、耐化学薬品性、耐摩耗性、耐候性等の優れた諸性清か
付与された成形品が得られる。

又、本発明の方法によれば、複雑な表面形状の複合成形
品も容易に得られる。又、成形品の一部表面にのみ、上
記諸性能を付与したものも容易に得られ、経済的である
。

又、金型の賦形面のみを高周波誘導加熱すれば、加熱・
冷却のサイクルが短く、かつ、温度制御が容易で、複合
表面の熱硬化性樹脂の硬化度の制御も容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に用いられる複合射出成形用金型の断
面図の概略概念図の一例である。 Ａ・・・離型フィルム Ｂ・・・未硬化の熱硬化性樹脂 １・・・キャビテイ板 ２・・・コア板 ３・・・コイル ４・・・高周波シール層 ５・・・固定側型板 ６・・・可動側型板 ７・・・取りつけ板

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）射出成形機の金型内の所望位置に未硬化状態の熱
   硬化性樹脂を存在せしめた状態で、該金型内に溶融熱可
   塑性樹脂を射出充填し、その後熱硬化性樹脂の硬化を完
   成した後、冷却、離型することを特徴とする複合射出成
   形方法。
2. （２）金型内に存在する未硬化状態の熱硬化性樹脂が、
   金型の賦形面に液状で塗布又はシート状態で貼付され、
   熱可塑性樹脂の射出によっても塗布又は貼付時の形状が
   保持される程度に硬化を進められた半硬化状態で、溶融
   熱可塑性樹脂の射出充填が行われる特許請求の範囲第１
   項記載の方法。
3. （３）未硬化の熱硬化性樹脂の硬化の進行を、金型賦形
   面の高周波誘導加熱により行う特許請求の範囲第２項記
   載の方法。
4. （４）熱可塑性樹脂の射出充填後の熱硬化性樹脂の硬化
   の完成を、金型賦形面の高周波誘導加熱により行う特許
   請求の範囲第１項記載の方法。
5. （５）未硬化の熱硬化性樹脂が、熱硬化性樹脂のプレポ
   リマー、又はプレポリマーとモノマーとの混合物、又は
   それらと溶媒との混合物である特許請求の範囲第１項記
   載の方法。
6. （６）熱硬化性樹脂のプレポリマー、又はプレポリマー
   とモノマーとの混合物、又はそれらと溶媒との混合物が
   、補強材を含むもの、又は補強材シートに含浸されたも
   のである特許請求の範囲第５項記載の方法。